研究人員將石墨烯放置在4特斯拉的磁場內(nèi)，在磁場的作用下，迫使材料中的電子形成特定的能級，該能級被稱為朗道能級。隨后，研究人員用自由電子激光器對這些能級進(jìn)行了研究。博士生Martin Mittendorff說：“激光脈沖激發(fā)電子，使它躍遷到特定的朗道能級。然后，用有時間延遲的脈沖來探測該系統(tǒng)如何運作。”研究人員發(fā)現(xiàn)，激光泵浦了一些新電子進(jìn)入朗道能級，然后這些朗道能級又以意想不到的方式逐漸被掏空。他們認(rèn)為這是由電子間的碰撞導(dǎo)致的。

　　Stephan Winnerl博士做了一個類比來解釋這個過程：“想象一下，一個圖書館管理員整理一個三層書架上的圖書，她一次放置一本書，把在書架較低擱板的書放到中間擱板。她的兒子也一起‘幫’她整理，每次從中間擱板拿兩本書，一本放在頂部擱板，一本放在較低的擱板上。她的兒子非常希望中間擱板上放置的書的數(shù)量減少，即使中間隔板正是他媽媽希望放滿書的擱板。”Winnerl說研究人員并不希望這個被稱為俄歇散射的效應(yīng)太強或者耗散掉能級上的電子。

　　將石墨烯放置在磁場中發(fā)現(xiàn)了很多效應(yīng)，電子在這種體系中的動力學(xué)之前并沒有被研究過。研究人員認(rèn)為他們發(fā)現(xiàn)的這個現(xiàn)象具有實現(xiàn)激光的可能性，而且產(chǎn)生的激光波長在紅外和太赫茲范圍可以任意調(diào)諧。

　　Winnerl說：“很長一段時間以來，這種朗道能級激光器被認(rèn)為是無法實現(xiàn)的。但是現(xiàn)在，利用石墨烯，半導(dǎo)體物理學(xué)家的夢想有可能會變?yōu)楝F(xiàn)實。”

　　這項工作是由DFG德國研究基金會資助，研究成果發(fā)表在Nature Physics (doi： 10.1038/nphys3164)。